[发明专利]滚花式装配凸轮轴的装配方法

说明书

本发明公开了一种滚花式装配凸轮轴的装配方法，它包括以下步骤：1)建立CAD三维参数化实体装配模型；2)将CAD模型转化为CAE模型；3)有限元建模提交；4)进行有限元分析，从而得到压力函数变化曲线；5)将压力函数变化曲线转入到压力机的CNC控制装置内；6)通过变压力下压力对凸轮套和芯轴进行滚花式装配，得到装配式凸轮轴成品。采用以上结构后，通过仿真获得压力机下压过程的动态下压载荷，其压力值根据待压装的凸轮套与芯轴的接触情况而变化，精确可靠，克服了压力机恒定下压载荷对实际下压过程的不均匀性带来的影响，因此，避免压偏从而保证工件的合格率。

技术领域

本发明涉及凸轮轴的技术领域，具体讲是一种滚花式装配凸轮轴的装配方法。

背景技术

传统的凸轮轴的制造方法主要是整体锻造或铸造，凸轮与轴是一个整体，因此这种凸轮轴存在下面的缺点：由于凸轮轴后面的机加工的工序繁多，加工余量就大，这样会导致整个凸轮轴重量重，材料浪费多，不便于制造。现在比较常用的有装配式凸轮轴，而其关键技术是凸轮套与轴的连接方法。现在已有的制造方法有钢管内胀法、内部液压法、热套法、粉末冶金法及滚花连接法等。由于凸轮轴在工作时凸轮套和芯轴表面的接触应力很大、相对滑动速度较快，凸轮套外表面在周期的载荷和冲击下，学会出现擦伤、点蚀、快速磨损等失效形式。为了满足凸轮轴不同部位的性能要求，达到汽车轻量化、低成本的目的，往往将芯轴制成空心管，凸轮套采用近净成形工艺制造，然后采用滚花过盈装配压配在一起。它是将芯轴表面装凸轮片的部分沿轴线方向滚挤凸起，凸轮套的内孔上开有凹槽，凸起要与凹槽相配。由于凸轮套与芯轴的连接技术是凸轮轴制造的核心技术，其连接的好坏直接影响整台发动机性能的好坏。目前对于过盈配合的套类零件与轴类零件压装装配时，一般采用压力机进行压装。在压装时，选用最大压力进行压装，最大下压载荷是根据材料的弹性模量、最大过盈量、轴承内圈直径与轴外径、滚花连接长度来计算的。但是在实际的压装过程中，不同的参数对压装力的产生影响，下压载荷随着滚花连接长度逐渐呈非线性的增大。因此，这种恒定压装力的装配方法存在很大的问题和缺陷：恒定的最大压装力会使得压装过程产生不稳定现象，凸轮套与芯轴之间的接触压力不均匀，甚至会压偏从而导致工件报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在下压过程中沿滚花区长度的不同受力点而实现变化的下压载荷，从而使凸轮套与芯轴之间的连接更加可靠的滚花式装配凸轮轴的装配方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的滚花式装配凸轮轴的装配方法，它包括以下步骤：

1)根据待装配的凸轮套和芯轴建立CAD三维参数化实体装配模型；

2)将CAD模型转化为CAE模型；

3)有限元建模提交；

4)根据步骤3)的设置进行有限元分析，从而得到压力函数变化曲线；

5)将压力函数变化曲线转入到压力机的CNC控制装置内；

6)把待装配的凸轮套和芯轴放置到压力机上，通过变压力下压力对凸轮套和芯轴进行滚花式装配，得到装配式凸轮轴成品。

在步骤1)中，它包括以下步骤：

A、设置芯轴的参数，包括芯轴的外径D，芯轴的内径D1，滚花区域的齿间距L，齿间角β和滚花区长度B；

B、设置凸轮套的参数，包括凸轮套的内孔直径d2，将凸轮套的内孔等分若干槽，其中槽底直径d1，相邻两个内孔槽的槽口间距l 1，相邻两个内孔槽的槽底间距l2，相邻两个内孔槽的槽间角α；

C、确定压装时的过盈量参数，δ＝(d-D)/2，其中，d为滚花后在芯轴表面成形的三角形齿齿尖处的外径，D为芯轴原始的外径。